[发明专利]基于IGBT的双向功率变换AC-DC控制系统及方法

说明书

本发明属于交直交电气传动技术领域，公开了一种基于IGBT的双向功率变换AC‑DC控制系统及方法，控制系统设置有：接入端、第一高压启动开关管、电路控制端、电流源、第二高压启动开关管、监测设备、接线端子、上开关组、隔离器、控制系统、可控开关、电源模组、比较器、下开关组、三相逆变器、二极管组、显示屏、电压传感器、温度传感器、电流传感器。本发明的控制系统采用电压外环和电流内环双闭环系统，电压外环控制输出电压，电流内环控制输入电流，以实现单位功率因数的校正，该AC‑DC系统可以多套重新组合，并且预留控制端子，可以根据BMS系统和当前负荷等级智能分配，方便用户使用。

技术领域

本发明属于交直交电气传动技术领域，尤其涉及一种基于IGBT的双向功率 变换AC-DC控制系统及方法。

背景技术

近年来，随着国家对新能源汽车的扶持力度的增加，产业规模正逐年增大， 2017年新能源汽车产量占比达到了汽车总产量的2.7％，连续三年居于世界首位。 然而目前我国新能源汽车车桩比只有不到3.5:1，充电基础设施的建设成为制约 新能源汽车发展的主要问题。充电桩的发展又会对电网的容量和性能提出更高 的要求，所以充电站朝分散供电模式的微电网方向发展是必然趋势。

为适应微电网特别是直流微网需求，特研发基于绝缘栅双极型晶体管(以 下称：IGBT)双向功率变换AC-DC系统，其系统拓扑采用LCL+IGBT结构， 控制上采用空间矢量控制(SVPWM)。例如AC-DC-AC可以方便的实现交流 电机的四象限运行；高压直流输电和柔性交流输电中某些装置；共直流母线微 网充电站系统中。目前，直流母线微网方兴未艾。而充电功率的变化，接入直 流母线微网的光伏系统等参数的变化，会对电网造成较大影响。ACDC双向功率 变换系统必将在直流母线微网的应用上取得到长足发展。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有的装置在充电过程中存在一定的谐波污染，电流的响应速度较慢，在 功率因数补偿、电能回馈方面还存在一定的不稳定性。

解决上述技术问题的难度和意义：

难度在于：现有的技术不能克服在充电过程中的谐波污染。

克服现有技术问题后，带来的意义为：在功率因数补偿、电能回馈、有源 滤波等领域应用具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于IGBT的双向功率变换 AC-DC控制系统及方法。

本发明是这样实现的，一种基于IGBT的双向功率变换AC-DC控制方法， 所述基于IGBT的双向功率变换AC-DC控制方法包括：

第一高压启动开关管和第二高压启动开关管上的系统拓扑采用LCL+IGBT 结构，在接入端接入电流后通过电路控制端进行电流控制；

在局部电路的dq坐标变换的基础上建立基于变压器的低频等效模型，并进 行稳态特性分析；

同时建立降阶小信号数学模型，对AC-DC系统进行控制；

控制系统采用压外环控制输出电压、电流内环控制输入电流，进行单位功 率因数的校正；

通过电压传感器、温度传感器和电流传感器进行实时监控系统的运行状态， 通过显示屏进行显示。

进一步，电路控制端进行电流控制的方法包括：

对接收的电流信号s(t)进行非线性变换，按如下公式进行：

其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，f_c表示信号的载波频率，表示信号的相 位，通过该非线性变换后得到：